合金元素对铁素体不锈钢抗腐蚀性能的影响

马氏体、铁素体、奥氏体不锈钢中元素的影响1.合金元素对马氏体铬不锈钢组织和性能的影响1.1铬的影响（1）铬对钢的组织结构的影响铬是铁素体形成元素，足够量的铬可使钢变成单一的铁素体不锈钢。

马氏体αγ相区。

铬和铬不锈钢中铬与碳的交互作用使钢在高温时具有稳定的γ相区或+碳相互制约关系见图2-11和图2-12。

可见，为了使钢在淬火时产生马氏体相变，铬和碳之间存在着一个相互依存关系，碳使γ相区扩大，而碳的溶解极限随铬量的提高而减少。

图2-13表明，在含碳0.6％的铁一铬一碳合金中，铬含量直达18％，在高温仍为纯奥氏体组织；高于18％Cr，钢中将由铁素体和奥氏体两相组织构成；高于27％Cr的钢将成为单一铁素体组织。

图2-11 铬含量对单一的奥氏体相区和溶碳极限的影响图2-12 铬对含C0.6%的Fe-Cr-C合金组织的影响（2）铬对淬透性的影响铬提高铁一碳合金的淬透性，在低合金结构钢中已广泛采用。

铬的这种作用在于它降低了奥氏体向铁素体和碳化物的转变速度，使C曲线明显右移，从而也降低了淬火的临界冷却速度，致使钢的淬透性增加和获得空淬效应。

在马氏体铬不锈钢的铬含量水平下，端淬试验表明．距水冷端不同距离的硬度没有出现变化，见图2-13。

图2-13 410型马氏体不锈钢端淬曲线（3）铬对物理性能的影响铬增加钢的晶格常数，铬含量在12％-25%范围内．每增加1％Cr晶格常数大约增加1.5x10-4 A比体积，随铬量增加呈线性增加。

铬显著降低Fe—Cr合金的导热系数．但铬含量12％—15％时，其降低速度迅速减少。

此外，铬还增加钢的电阻，马氏体铬不锈钢的电阻是普通钢的4—6倍。

（4）铬对力学性能的影响铬对马氏体格不锈钢的力学性能的影响比较复杂．在淬火和回火条件下，由于铬的增加使稳定的铁素体量增加，因此降低了钢的硬度和抗拉强度．见图2-14。

然而在退火条件下，对于低碳的铁一铬合金随铬含量的提高，其强度和硬度随之增加，而伸长率稍许下降。

一、合金元素在钢中的作用由于碳素钢的强度及淬透性低，热硬性差，耐磨、耐蚀和耐热性能都比较低。

引入合金钢（—冶炼时，有选择地向钢液中加入一些合金元素，如锰、硅、铬等，称为合金钢）。

钢中加入合金元素改变了钢的组织结构和性能，同时也改变钢的相变点和合金状态图。

1、合金元素对钢中基本相（铁素体和Fe3C）的影响加入合金元素时，一部分溶于铁素体形成合金铁素体另一部分溶于渗碳体，形成合金渗碳体，也可以和碳直接结合形成特殊的合金碳化物。

合金渗碳体（如（Fe、Mn)3C）和合金碳化物（TiC、VC）主要以第二相强化的方式来提高材料的力学性能，碳化物类型，数量、大小及分布对钢性能有影响。

凡与Fe原子半径相差愈大的合金元素，以及合金元素与铁素体晶格类型不同时，强化效果愈明显。

2、合金元素对铁碳合金相图影响A.合金元素对γ相区的影响利用合金元素能扩大（锰、镍、钴）或缩小（铬、钒、钼、硅）γ相区作用,可生产出奥氏体钢和铁素体钢B.合金元素对S点,E点的影响凡能扩大γ相区的合金元素,如Mn 、Ni等,均使S、E向左下方移动;凡能缩小γ相区的合金元素,如铬、硅等,均使S、E点向左上方移动.（S点左移，表示共析点的碳含量降低；E点左移，表示发生莱氏体转变的碳含量降低。

）3、合金元素对钢热处理的影响。

A.对奥氏体化的影响.大多数合金元素都减缓钢的奥氏体化过程。

含有碳化物形成元素的钢，碳化物不易分解。

B.对奥氏体晶粒大小的影响。

大多数合金元素都能不同程度地阻碍奥氏体晶粒长大。

尤其是合金碳化物在高温下比较稳定，分布在A的晶界上，阻止A晶粒长大C.合金元素对过冷奥氏体转变的影响。

大多数合金元素均不同程度使C曲线右移（有些合金元素能改变C曲线的形状）使临界冷却速度减小，提高钢的淬透性。

D.合金元素对M相变温度也有影响,大多数合金元素使Ms点下降。

4、合金钢分类通用分类方法有 :◆按合金元素的质量分数◆按合金元素的种类分：铬钢、锰钢、铬镍钢、硅锰钼钒钢等◆按主要用途分：分类钢种主要用途：●构造用合金钢：刚强度低合金钢低Mn、低Si-Mn——汽车车身、构造用机件、船体●热处理用中合金钢： Ni、Cr、Ni- Cr、Cr- Mo、Ni- Cr-Mo——曲柄轴、螺栓、齿轮、大型轴●表面硬化钢：二、常用合金元素在钢中的作用为了合金化而加入的合金元素，最常用的有硅、锰、铬、镍、钼、钨、钒等。

合金元素对铁素体不锈钢组织和性能的影响合金元素是指添加到铁素体不锈钢中的非铁元素。

根据添加的合金元素的种类和添加量的不同，可以对铁素体不锈钢的组织和性能进行调控和改善。

以下是一些常见的合金元素对铁素体不锈钢组织和性能的影响。

1.碳(C)：碳是铁素体不锈钢中最常见的合金元素之一、适量的碳添加可以增加不锈钢的硬度和强度，但会降低其耐腐蚀性能。

过量的碳添加会导致不锈钢产生铬碳化物沉淀而形成铁素体组织。

2.铬(Cr)：铬是铁素体不锈钢中最重要的合金元素之一，主要起到抵抗腐蚀的作用。

铬与氧化剂反应生成致密的铬氧化物膜，形成有力的防护层，阻止了金属内部的腐蚀。

通常，铁素体不锈钢中铬含量应达到12%以上，以保证其良好的耐腐蚀性能。

3.钼(Mo)：钼的主要作用是提高铁素体不锈钢的耐点蚀性和耐氯离子腐蚀性能。

添加适量的钼可以使不锈钢在酸性溶液和高氯离子环境中具有更好的耐腐蚀性。

此外，钼还可以降低铁素体不锈钢在高温下的晶间腐蚀敏感性。

4.镍(Ni)：镍的主要作用是提高铁素体不锈钢的机械性能和耐冲击性。

适量的镍添加可以提高不锈钢的延展性和抗拉伸性能，同时增加其塑性和冷加工性能。

此外，镍还可以改善铁素体不锈钢的焊接性能。

5.锰(Mn)：锰主要起到一些促进和稳定化的作用。

适量的锰添加可以改善铁素体不锈钢的热加工性能，并提高其强度和塑性。

高锰不锈钢具有良好的抗磁性能。

6.钛(Ti)和铌(Nb)：钛和铌主要用于稳定不锈钢的碳化物和氮化物。

它们能够抑制铁素体的析出并提高不锈钢的耐腐蚀性能。

7.硼(B)：硼的主要作用是改善不锈钢的热稳定性。

适量的硼添加可以降低铁素体不锈钢的热蚀变和固溶体的析出。

8.硫(S)和磷(P)：硫和磷是常见的杂质元素，它们对铁素体不锈钢的性能有不利影响。

硫和磷会降低铁素体不锈钢的热加工性能、塑性和韧性，并导致晶间腐蚀倾向增加。

总之，合金元素的添加可以显著改善铁素体不锈钢的组织和性能。

合理控制合金元素的含量和比例，可以根据不同的应用需求，调整不锈钢的力学性能、耐腐蚀性能和加工性能。

控制不锈钢铸件中铁素体含量的方法不锈钢是一种具有耐腐蚀性和耐高温性的铸造材料，其主要成分为铁素体和奥氏体，其中铁素体的含量对不锈钢的性能影响很大。

通过控制不锈钢铸件中铁素体含量，可以改变不锈钢的力学性能、耐蚀性能，提高其综合性能。

以下是一些常用的控制不锈钢铸件中铁素体含量的方法：1.调整化学成分：不锈钢的铠合金元素（如Cr、Ni、Mo等）含量对铸件中铁素体含量有重要影响。

增加Cr、Ni等元素的含量可以增加铸件中的奥氏体含量，降低铁素体含量。

适当增加Mo的含量，能够进一步降低铁素体的含量。

通过调整不锈钢的化学成分，可以实现对铁素体含量的控制。

2.控制冷却速度：冷却速度对铸件中铁素体含量的影响非常大。

高冷却速度会加速相变，使奥氏体生成量增加，铁素体含量降低。

因此，在铸造过程中，可以通过增加冷却设备的数量或改变铸件的冷却方式，控制冷却速度，从而调整铸件中铁素体含量。

3.热处理：热处理是一种常用的方法，通过改变热处理工艺参数，可以对不锈钢铸件中的铁素体含量进行精确控制。

常用的热处理方法包括固溶处理和时效处理。

固溶处理主要是在高温下进行，通过溶解沉淀相和改变原子组织，调整铁素体含量。

时效处理则是在低温下进行，通过加速相变，进一步降低铁素体含量。

4.压力处理：压力处理也是一种调整铁素体含量的常用方法。

通过施加压力，可以改变铁素体的相对稳定性，使其相变较早，降低其含量。

这种方法常用于不锈钢铸件的加工过程中。

5.添加合金元素：合金元素的添加可以显著影响不锈钢的组织和性能。

添加一些稳定奥氏体的合金元素，如N、Cu、N、Nb等，可以抑制铁素体的相变，提高不锈钢铸件的铁素体含量。

添加少量铜和氮元素，可显著加深不锈钢铸件中奥氏体的形成。

总之，控制不锈钢铸件中铁素体含量是通过调整化学成分、控制冷却速度、热处理、压力处理和添加合金元素等多种方式实现的。

这些方法可以单独使用，也可以结合使用，根据不同的应用需求和工艺要求进行选择。

铬元素对不锈钢的影响铬的影响:铬是奥氏体不锈钢中最主要的合金元素,奥氏体不锈钢的不锈性和耐蚀性的获得主要是由于在会质作用下,铬促进了钢的钝化并使钢保持稳定钝态的结果.1铬对组织的影响:在奥氏体不锈钢中,铬是强烈形成并稳定铁体的元素,缩小奥氏体区,随着钢中含量增加,奥氏体不锈钢中可出现铁素体(δ)组织,研究表明,在铬镍奥氏体不锈钢中,当碳含量为0.1%,铬含量为18%时,为获得稳定的单一奥氏体组织,所需镍含量最低,约为8%,就这一点而言,常用的18Cr—8Ni型铬镍奥氏体不锈钢是含铬,镍量配比最为适宜的一种.有奥氏体不锈钢中,随着铬含量的增加,一些金属间相(比如δ相)的形成倾向增大,当钢中含有钼时,铬含含量会增加还会χ相等的形成,如前所述,σ, χ相的析出不仅显著降低钢的塑性和韧性,而且在一些条件下还降低钢的耐蚀性,奥氏体不锈钢中铬含量的提高可使马氏体转烃温度(Ms)下降,从而提高奥氏体基体的稳定性.因此高铬(比如超过20%)奥氏体不锈钢即使经过冷加工和低温处理也很难获得马氏体组织..铬是强碳化物形成元素,在奥氏体不锈钢中也不例外,奥氏体不锈钢中常见的铬碳化物有Cr23C6;当钢中含有钼或铬时,还可见到期Cr6C等碳化物,它们的形成在某些条件下对钢的性能会产生重要影响.2铬对性能的影响:一般来主,只要奥氏体不锈钢保持完全奥氏体组织而没有δ铁素体等的形成,仅提高钢中铬含量不会对力学性能有显著影响,铬对奥氏体不锈钢性能影响最大的是耐蚀性,主要表现为:铬提高钢的耐氧化性介质和酸性氯化物介质的性能;在镍以及钼和铜复合作用下,铬提高钢耐一些还原性介质,有机酸,尿素和碱介质的性能;铬还提高钢耐局部腐蚀,比如晶间腐蚀.点腐蚀,缝隙腐蚀以及某此条件下应力体育馆的性能..对奥氏体不锈钢晶间体育馆敏感性影响最大的因素是钢中碳含量,其他元素对晶间体育馆的作用主要视其对碳化物的溶解和沉淀行为的影响而定,在奥氏体不锈钢中,铬能增大碳的溶解度而降低铬的贫化度,因而提高铬含量对奥氏体不锈钢的耐晶间腐蚀是有益,铬非常有效地改善奥氏体不锈钢的耐点腐蚀及缝隙腐蚀性能,当钢中同时有钼或钼及氮存在时,铬的这种有效性大加强,虽然根据研究钼的耐点体育馆及缝隙腐蚀的能力为铬的话倍左右,氮为铬的30倍,但是大量研究,奥氏体不锈钢中如果没有铬或者铬含量较低,钼及氮的耐点腐蚀与缝隙腐蚀作用便会丧失或不够显著.铬对奥氏体不锈钢的耐应力腐蚀性能的作用,随实验介质条件及实际使用环境而异,在MgCl2沸腾溶液中,铬的作用一般是有害的,但是在含Cl-和氧的水介质,高温高压水以及点腐蚀为起源的应力腐蚀条件下,提高钢中铬含量则对耐应力腐蚀有利,同时,铬还可防止奥氏体不锈钢及合金中由于镍含量提高而容易出现的晶间型应力腐蚀的倾向,对开苛性(NqOH)应力腐蚀,铬的作用也是有益的铬除对负数氏体不锈钢耐蚀性有重要影响外,还能显著提高该类钢的抗氧化,抗硫化和抗融盐腐蚀等性能.。

铁素体不锈钢耐腐蚀性研究铁素体不锈钢是一种具有良好耐腐蚀性能的钢材种类。

相比于其他类型钢材，铁素体不锈钢的耐腐蚀性更强，因此在某些要求特别高的场合得到了广泛的应用。

本文将聚焦于铁素体不锈钢耐腐蚀性的研究，旨在为读者提供更深入的了解。

一、铁素体不锈钢的基本特性首先，我们需要了解铁素体不锈钢的基本特性。

铁素体不锈钢是指铁素体和铬元素构成的合金，其中铬的含量通常在12%以上。

铁素体不锈钢的性能以耐腐蚀性为主要特征，因此被广泛应用于近海船舶、化工设备、海底油气管道等领域。

二、铁素体不锈钢的耐腐蚀性研究进展随着技术的不断进步，铁素体不锈钢的耐腐蚀性研究也在不断深入。

现在，人们已经掌握了很多方法来提高铁素体不锈钢的耐腐蚀性。

下面，我们将介绍其中几种主要的方法。

1. 添加其他元素铁素体不锈钢中添加其他元素（如钼、钒、钛等）是一种提高其耐腐蚀性的方法。

这些元素能够抑制钢材中氧化物的形成，从而减少腐蚀的发生。

2. 改变铁素体结构铁素体不锈钢的耐腐蚀性与其结构有关。

通过冷加工、淬火等方法可以改变其结构，从而提高其耐腐蚀性。

3. 表面处理对铁素体不锈钢的表面进行处理也是提高其耐腐蚀性的一种方法。

例如，在钢材表面涂覆一层高分子材料，可以阻隔氧气和水的接触，从而减少其腐蚀的发生。

三、铁素体不锈钢的应用铁素体不锈钢由于其优异的耐腐蚀性能而在工业和民用领域得到广泛应用。

下面，我们将针对一些具体的领域进行介绍。

1. 化工设备化工设备中需要使用高耐腐蚀性的钢材，因为化工液体往往会对钢材产生严重腐蚀。

铁素体不锈钢具有优异的耐腐蚀性能，因此被广泛应用于化工设备中。

2. 近海船舶近海环境中有很多因素会影响钢材的耐腐蚀性，如海水中的盐分、氧气和微生物等。

铁素体不锈钢的抗腐蚀性能能够满足这些要求，因此在近海船舶建造中也得到了广泛应用。

3. 海底油气管道海底油气管道在极端的海洋环境中操作，因此需要使用高抗腐蚀性的钢材。

纯铁素体不锈钢的抗海洋腐蚀性能较差，但通过改变其组成或表面处理等方法可以提高其耐腐蚀性。

3合金元素对组织和性能的影响(1)铬是形成铁素体的元素，并具有良好的耐腐蚀性能，随着其含量的增加耐点腐蚀耐缝隙腐蚀性能提高。

铬在不锈钢中的决定作用：决定不锈钢属性的元素只有一种，这就是铬，每种不锈钢都含有一定数量的铬。

迄今为止，还没有不含铬的不锈钢。

铬之所以成为决定不锈钢性能的主要元素，根本的原因是向钢中添加铬作为合金元素以后，促使其内部的矛盾运动向有利于抵抗腐蚀破坏的方面发展。

这种变化可以从以下方面得到说明：①铬使铁基固溶体的电极电位提高。

②铬吸收铁的电子使铁钝化。

钝化是由于阳极反应被阻止而引起金属与合金耐腐蚀性能被提高的现象。

构成金属与合金钝化的理论很多，主要有薄膜论、吸附论及电子排列论。

(2)镍形成并稳定奥氏体，使钢获得完全奥氏体组织。

降低。

相的形成倾向。

增加碳化物的析出，抗高温氧化性增强。

镍是优良的耐腐蚀材料，也是合金钢的重要合金化元素。

镍在钢中是形成奥氏体的元素，但低碳镍钢要获得纯奥氏体组织，含镍量要达到24％；而只有含镍27％时才使钢在某些介质中的耐腐蚀性能显著改变。

所以镍不能单独构成不锈钢。

但是镍与铬同时存在于不锈钢中时，含镍的不锈钢却具有许多可贵的性能。

基于上面的情况可知，镍作为合金元素在不锈钢中的作用，在于它使高铬钢的组织发生变化，从而使不锈钢的耐腐蚀性能及工艺性能获得某些改善。

(3)钼的作用仅次于铬，使钢更易获得铁素体，提高钢的耐蚀性，促进仅’和。

相特别是X相的析出。

同时可以提高钢在还原性介质中的腐蚀性能。

(4)碳和氮，在铁素体不锈钢中，使脆性转变温度提高，缺口敏感性增大，焊后耐腐蚀性下降，碳和氮在铁素体中，溶解度很低，在高温加热后冷却过程中有氮化物，碳化物和氮化物，氧化物析出导致韧性降低，脆性转变温度升高。

在奥氏体中，碳是强烈形成，并稳定奥氏体，扩大奥氏体区的元素，形成奥氏体的能力为镍的30倍。

氮代镍节约贵重金属镍，形成并稳定奥氏体，且扩大奥氏体，作用相当于碳，可以抑制碳化物的析出和形成。

3 合金元素对不锈钢耐蚀性能的影响影响不锈钢耐蚀性的因素很多,本部分及以下部分重点讨论不锈钢点腐蚀与晶界腐蚀的影响因素,大致可以分为内在因素与环境因素两大类。

环境因素包括温度、湿度、PH值、氯离子浓度等。

内在因素主要有钢的化学成分(合金元素)、微观组织、金属表面粗糙度等,其中化学成分,即合金元素,就是最根本的内在因素。

本部分总结了多种合金元素对不锈钢的电腐蚀与晶界腐蚀性能的影响。

表3-1合金元素对不锈钢的作用添加目的合金元素Cr Ni Mn N Ti Nb Si Mo Cu C S Se Al 形成铁素体中———强中中中————强形成奥氏体—中弱强————弱强———形成碳化物中—弱—强强—弱—————耐氧化性酸强—————中——————耐还原性酸—强————中强强————抗晶界腐蚀————强强中弱—————抗点蚀——————中强—————抗应力腐蚀—强———————————抗氧化性强中——中—强—————强抗高温蠕变—中弱中中强—中—中———降时效硬化————中强中—中———中细化晶粒———弱强中———————提机加性能——————————强强—大量研究报道了不同合金元素对不锈钢性能的影响,数据结果如表3-1所示。

关于合金元素对不锈钢耐蚀性能的具体影响如下:铬(Cr):铬就是增加不锈钢耐蚀性能的基本元素之一, 铬主要作用就是提高钢的钝化膜的修复能力或称再生能力,提高不锈钢的耐点蚀性能。

铬含量增加时,有利于贫铬区与富铬区含铬量的平衡,从而降低了晶间腐蚀的敏感性。

一般不锈钢中的铬含量必须在12%以上。

镍(Ni):镍就是优良的耐腐蚀材料,也镍就是不锈钢的主要元素之一,提高奥氏体含量,同时提高钢的抗腐蚀能力。

没有铬,只有含镍27％时才使钢在某些介质中的耐腐蚀性能显著改变,所以镍不能单独构成不锈钢。

镍在不锈钢中的作用在于它使高铬钢的组织发生变化,使不锈钢的耐腐蚀性能获得改善, 不仅能耐酸(如硫酸、醋酸、草酸),而且能抗非氧化性介质的耐蚀性,如碱与大气的腐蚀,中性盐等,但对高温含硫气体不耐腐蚀。

合金元素对铸造Fe-Cr铁素体不锈钢耐浓硫酸腐蚀性能的影响欧阳明辉;刘焕安;叶际宣【摘要】采用电化学技术、浸泡腐蚀及能谱分析等研究了合金元素对铸造Fe-Cr 铁素体不锈钢耐浓硫酸腐蚀行为的影响.结果表明:随铬含量的增加,Fe-Cr合金的耐浓硫酸腐蚀性能增强,单一的铬合金化不能使Fe-Cr合金在60℃,98％ H2SO4中自钝化;钼能促进Fe-Cr25-Mo合金的钝化和自钝化,随钼含量的增加,Fe-Cr25-Mo 合金的耐浓硫酸腐蚀性能增强;辅助合金元素镍、铜可促进Fe-Cr25Mo2合金的钝化和自钝化,而钛、铌的影响不大.%The effects of alloying elements on the corrosion behavior of foundry Fe-Cr ferritic stainless steels in concentrated sulfuric acid were studied by electrochemical techniques,immersion corrosion and energy dispersive spectroscopy (EDS).The results show that the corrosion resistance of Fe-Cr alloys in concentrated sulfuric acid improved with the increase of Cr content.However,the single Cr alloyed Fe-Cr alloy was unable to reach selfpassivation in 98％H2SO4 at 60 ℃.Mo addition enhanced the corrosion resistance and promoted the passivation and self-passivaiton of Fe-Cr25-Mo alloys.Elements Ni and Cu can also promoted the passivation and self-passivation of Fe-Cr25Mo2alloys,whereas Ti and Nb only had a little influence on the passivation.【期刊名称】《腐蚀与防护》【年(卷),期】2017(038)010【总页数】6页(P761-766)【关键词】铁素体不锈钢;浓硫酸;电化学技术;合金元素【作者】欧阳明辉;刘焕安;叶际宣【作者单位】浙江省宣达耐腐蚀特种金属材料研究院,永嘉325105;浙江省宣达耐腐蚀特种金属材料研究院,永嘉325105;浙江省宣达耐腐蚀特种金属材料研究院,永嘉325105【正文语种】中文【中图分类】TG174Abstract： The effects of alloying elements on the corrosion behavior of foundry Fe-Cr ferritic stainless steels in concentrated sulfuric acid were studied by electrochemical techniques, immersion corrosion and energy dispersive spectroscopy (EDS). The results show that the corrosion resistance of Fe-Cr alloys in concentrated sulfuric acid improved with the increase of Cr content. However, the single Cr alloyed Fe-Cr alloy was unable to reach self-passivation in 98% H2S O4 at 60 ℃. Mo addition enhanced the corrosion resistance and promoted the passivation and self-passivaiton of Fe-Cr25-Mo alloys. Elements Ni and Cu can also promoted the passivation and self-passivation of Fe-Cr25Mo2 alloys, whereas Ti and Nb only had a little influence on the passivation.Key words： ferritic stainless steel； concentrated sulfuric acid；electrochemical technique； alloying element铁素体不锈钢具有优良的耐蚀性和力学性能，并且与其他不锈钢钢种比，其镍含量较低(可节约镍资源)，被越来越广泛地应用于汽车，建筑，家庭用具及各种化工系统流程中[1-6]。